Автореферат (1150198)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиУТКИНАТатьяна ДмитриевнаИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГИДРАТАЦИИ И ПРОТОНИРОВАНИЯНАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СЛОИСТЫХ ОКСИДОВ МЕТОДАМИТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И КАЛОРИМЕТРИИСпециальность 02.00.04 – физическая химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукСанкт-Петербург2018Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего образования «Санкт–Петербургский государственныйуниверситет» на кафедре химической термодинамики и кинетикиНаучный руководитель:доктор химических наук, профессорЗверева Ирина АлексеевнаОфициальные оппоненты:Успенская Ирина Александровна, докторхимических наук, профессор кафедры физическойхимии федерального государственногообразовательного учреждения высшегообразования «Московский государственныйуниверситет имени М.В. Ломоносова»Свиридов Сергей Иванович,доктор химических наук, ведущий научныйсотрудник лаборатории кремнийорганическихсоединений и материалов Института химиисиликатов им.

И.В. Гребенщикова РАНВедущая организация:ФГАОУ ВО «Национальный исследовательскийНижегородский государственный университетимени Н.И. Лобачевского»Защита диссертации состоится _____________________ в _____ часов назаседании диссертационного Совета Д212.232.40 по защите докторских икандидатских диссертаций при Санкт–Петербургском государственномуниверситете по адресу: 199004, Санкт–Петербург, Средний проспект В.О., д.41/43, Большая химическая аудитория.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им.

А. М. ГорькогоСПбГУ по адресу: Санкт–Петербург, Университетская наб., 7/9. Автореферат идиссертация размещены на сайте www.spbu.ruАвтореферат разослан «__________________» 2018 годаУченый секретарьдиссертационного совета,доктор химических наук, доцентН.Г. Суходолов2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. С момента открытия и по сей день слоистыеперовскитоподобные оксиды привлекают внимание исследователей в связи с тем,что обладают интересными физико-химическими свойствами.

Среди широкогоспектра уникальных свойств, таких как высокая ионная проводимость, колоссальноемагнетосопротивление, сверхпроводимость, значительный интерес представляютвысокая фотокаталитическая активность и способность к модифицированиюслоистой структуры и свойств соединений методами «мягкой» химии.Фотокаталитические процессы рассматриваются в настоящее время в качествеперспективного способа утилизации энергии солнечного излучения путем прямогополучения водорода из воды – экологически чистого топлива, а также могут бытьиспользованы для очистки от органических загрязнителей и дезинфицированияводы.

В связи с этим, актуальной задачей является поиск высокоэффективныхфотокатализаторов, устойчивых в условиях эксплуатации. Учитывая, что процессфотокатализа, как правило, протекает на границе контакта твердой фазыкатализатора с водой или водным раствором, большой научный интереспредставляет исследование состояния слоистых перовскитоподобных оксидов вводных растворах и во влажной атмосфере.Воздействие воды и влажной атмосферы может оказать существенное влияниена свойства слоистых перовскитоподобных оксидов и область применения данныхматериалов вследствие протекания процессов гидратации, а в ряде случаев и ионногообмена. Следует отметить, что, несмотря на некоторые исследования, проведенные вэтой области, процессы, протекающие в объеме (интеркаляция и ионный обмен) и наповерхности оксидов (сорбция и десорбция), изучены недостаточно.

В связи с этим,исследование слоистых перовскитоподобных оксидов, в особенности являющихсяперспективными материалами, в воде и во влажной атмосфере является актуальнымкак в прикладном, так и фундаментальном аспектах.Цель работы: комплексное физико-химическое исследование и установлениезакономерностейпроцессовгидратацииипротонированияслоистыхперовскитоподобных титанатов A2Ln2Ti3O10 (A = Li, Na, K; Ln = La, Nd),происходящих при их взаимодействии с водой и влажной атмосферой, методамитермического анализа и калориметрии, включая определение фазового ихимического состава полученных соединений.В работе поставлены следующие задачи:• Изучение протонированных и интеркалированных водой форм НхА2-хLn2Ti3O10 ∙уН2О (A = Li, Na, К; Ln = La, Nd), полученных в результате взаимодействияслоистых перовскитоподобных титанатов А2Ln2Ti3O10 с водой методамитермогравиметрии, синхронного термического анализа, дифференциальнойсканирующей калориметрии;3•••••••••••Определение фазового состава полученных соединений НхА2-хLn2Ti3O10 ∙ уН2Ометодом рентгенофазового анализа;Расчет степени замещения катионов щелочного металла на протоны и количестваинтеркалированной воды соединений вида НхА2-хLn2Ti3O10 ∙ уН2О согласноданным термогравиметрии;Выявление устойчивых в воде частично замещенных интеркалированныхсоединений НхK2-хNd2Ti3O10 ∙ уН2О;Термохимическое определение тепловых эффектов десорбции и деинтеркаляцииполученныхсоединенийметодомдифференциальнойсканирующейкалориметрии;Разработка методики исследования процессов интеркаляции и ионного обменаслоистых перовскитоподобных оксидов во влажной атмосфере методамидинамического сорбционного анализа и калориметрии сорбции.Научная новизна представленной работы заключается в следующем:Комплексно изучены процессы гидратации и протонирования ряда слоистыхперовскитоподобных оксидов A2Ln2Ti3O10 (A = Li, Na, K; Ln = La, Nd) собразованием однофазных соединений НхК2-хLn2Ti3O10 ∙ уН2О (Ln = La, Nd) иНхА2-хLn2Ti3O10 (A = Li, Na; Ln = La, Nd) при взаимодействии с водой в течениедлительного времени;Впервые получены и исследованы устойчивые фазы НхK2-хNd2Ti3O10 ∙ уН2О,образующиеся при взаимодействии наиболее перспективного фотокатализатораK2Nd2Ti3O10 с водой;Разработана методика исследования соединений, склонных к интеркаляции вовлажной атмосфере методами гравиметрии и калориметрии сорбции водяныхпаров;Впервые для фотокатализатора K2Nd2Ti3O10 проведено детальное исследованиеегоустойчивостииустойчивостистабильныхинтеркалированныхпротонированных соединений НхK2-хNd2Ti3O10 ∙ уН2О в условиях изменяющейсяотносительной влажности, получены изотермы сорбции водяных паров;Методамитермогравиметрииисинхронноготермическогоанализаохарактеризован продукт взаимодействия слоистого титаната K2Nd2Ti3O10 свлажной атмосферой;Впервые определены тепловые эффекты интеркаляции и протонирования привзаимодействии K2Nd2Ti3O10 с влагой воздуха методом изотермическойкалориметрии.Практическая значимость проведенного исследования заключается вследующих положениях.4Данная работа ориентирована на детальное исследование процессов,протекающих при взаимодействии слоистых перовскитоподобных титанатов,зарекомендовавших себя в качестве эффективных фотокатализаторов в реакцияхполучения водорода путем расщепления воды и очистки воды от токсичныхорганическихзагрязнителей.Посколькувеликовлияниеколичестваинтеркалированной воды на фотокаталитическую активность данных соединений,полученная детальная информация о процессах гидратации, как в водной среде, так иво влажной атмосфере, необходима для оптимального использования этихсоединений в условиях эксплуатации и определения направлений для разработкиновых высокоэффективных фотокатализаторов.Полученные данные позволяют выявить температурный диапазониспользования гидратированных и протонированных форм соединений данногокласса в реакциях неорганического синтеза, где они могут использоваться какпрекурсоры.Термохимические данные и физико-химические характеристики, полученныедля исследуемых соединений, представляют значимый фундаментальный интересдля понимания природы поведения сложных неорганических соединений сослоистой структурой в водной среде и влажной атмосфере.Диссертационное исследование поддержано грантами РФФИ №15-03-05981«Топохимические процессы в протонированных и интеркалированных слоистыхперовскитоподобных материалах: термохимическое и структурное исследование»,№16-33-60044 «Новые фотокатализаторы для получения водорода из биоспиртов наосновенаноструктурированныхслоистыхоксидов»,№16-33-00125«Низкотемпературные фазовые переходы, теплоемкость и термодинамическиесвойстваперовскитоподобныхслоистыхоксидов,перспективныхкакфункциональные материалы».••••Положения, выносимые на защиту:Методика термохимического исследования процессов гидратации и ионногообмена, характерных при взаимодействии с водой слоистых перовскитоподобныхоксидов A2Ln2Ti3O10 (A = Li, Na, K; Ln = La, Nd) из класса фаз РаддлесденаПоппера.Устойчивость протонированных и интеркалированных фаз НхK2-хNd2Ti3O10 ∙уН2ОМетодика исследования процессов интеркаляции и протонирования слоистыхперовскитоподобных оксидов во влажной атмосфереОписание процессов интеркаляции и протонирования, протекающих приизучении поведения K2Nd2Ti3O10 в условиях изменяющейся влажности5Достоверность полученных результатов обеспечена комплекснымподходом к получению и анализу данных, использованием современногооборудования высокого разрешения, воспроизводимостью полученных результатов входе проводимых экспериментов.Результаты работы апробированы на российских и международныхконференциях, представлены публикациями в отечественных и международныхнаучных журналах.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации